FENOMENUL DE REFRACTIE. INDICELE DE REFRACTIE.

REFRACTIA MOLARA

1,2sin

sinn

r

i

1,2sin

sinn

r

i

12,1

2

v

vn 0

2

2v

cn 0

1

1v

cn

Valoarea indicelui de refracţie trebuie însoţită de precizarea condiţiilor în care a fost determinată.

De obicei:-sursă radiaţia monocromatică a liniei D a sodiului ( = 5893 A0) -temperatura de 250C ( )25

Dn

Indicele de refracţie - constantă fizică importantă pentru caracterizarea compuşilor identificarea şi determinarea gradului de puritate

Valoarea sa depinde de mai mulţi factori: natura, starea de agregare deci şi densitatea substanţei, temperatura, presiunea în special la gaze, lungimea de undă a radiaţiilor din vizibil (dispersia luminii), direcţia de propagare a razei de lumină în unele monocristale (birefringenţă optică).

Unghiul limită, notat “l” este valoarea maximă a unghiului de refracţie, pentru care raza de lumină intră în mediu mai dens (2), practic tangent la suprafaţa de separare, sub un unghi de incidenţă maxim, .

2

i

nll

sin

1

sin

90sin 0

nl

1sin

1

2

12

2

n

nr

13

2

2

..2

1

molcmMrM

n

nRm

2n2

vizviz n

2'

2

1 4

2 3viz

m A e eviz

n MR N P

n

iem PPR

miem PPPR

mmmi RRPP 1,0

Nr. crt. SUBSTANŢA RM (cm3.mol-1)

vapori lichid

1 Apă 3,74 3,71

2 Benzen 28 26

3 Amoniac 5,60 5,54

4 Etanol 13,05 12,22

5 Acetonă 16,20 16,05

6 Cloroform 21,44 21,37

13.62,42

molcmRCH

HCHHC RRR 262126

13.21,262,4663,29 molcmx

13.418,222

molcmRRR HCHC

13.1,12

21,2 molcmRH

13.73,1 molcmR CC

Nr. crt. Atomul sau incrementul RD (linia D a sodiului cu

= 5893A cm3.mol-1)

1 C 2,418

2 H 1,100

3 O (carbonilic) 2,211

4 O (hidroxilic) 1,525

5 O (eteric) 1,643

6 Cl 5,967

7 Br 8,865

8 I 13,900

9 N (amină primară) 2,322

10 N (amină secundară) 2,502

11 N (amină terţiară) 2,840

12 S (mercaptani) 7,690

13 C=C (increment) 1,733

14 CC (increment) 2,398

Nr. crt. Legătura RD Nr. crt. Legătura RD

1 C-H 1,676 17 C-O (metilcetone) 3,490

2 C-C 1,296 18 C-S 4,610

3 C-C (în ciclopropan) 1,500 19 C=S 11,910

4 C-C (în ciclobutan) 1,380 20 C-N 1,570

5 C-C (în ciclopentan) 1,260 21 C=N 3,750

6 C-C (în ciclohexan) 1,270 22 CN 4,820

7 C-C (aromatic) 2,690 23 N-N 1,990

8 C=C 4,170 24 O-H (în alcooli) 1,660

9 CC 5,870 25 O-H (în acizi) 1,800

10 C-F 1,550 26 S-H 4,800

11 C-Cl 6,510 27 S-S 8,110

12 C-Br 9,390 28 S-O 4,940

13 C-I 14,610 29 N-H 1,760

14 C-O (în eteri) 1,540 30 N-O 3,430

15 C-O (în acetali) 1,460 31 N=O 4,000

16 C=O 3,320 32 N=N 4,120

13.4

4 molcmR

R CH

CH HCCCHC RnRnR

nn

22122

Caracterul aditiv-constitutiv al refracţiei molare şi principiul determinării structurii moleculare prin această metodă

Utilizarea metodei optice a refracţiei molare s-a dezvoltat în principal în următoarele direcţii:

•rezolvarea unor probleme de structură moleculară; •evaluarea unor parametrii moleculari: polarizabilitatea medie totală, a

componentelor sale polarizabilitatea electronică şi atomică precum şi a momentului dipolar permanent;

•analiza compoziţiei amestecurilor de lichide organice, metodă bazată pe aditivitatea refracţiei specifice şi a celei molare în cazul absenţei interacţiilor dintre moleculele componenţilor.

rrxrx 2211 121 xx

21

21 rr

rrx

12

12 rr

rrx

Într-un amestec binar, conform regulii aditivităţii se poate scrie:

1log 25 DnPF 4/14/1 . m

l

VM

P

Atom PA Legătura P

C 4,8 Triplă 46,6

H 17,1 Dublă 23,2

N 12,5 Ciclu de 3 atomi 16,7

O 20,0 Ciclu de 4 atomi 11,6

S 48,2 Ciclu de 5 atomi 8,5

Cl 54,3 Ciclu de 6 atomi 6,1

Ciclu benzenic 207,0

Refracorul şi aplicaţiile sale pentru determinări de structură moleculară

Paracorul, ca şi refracţia molară este o mărime aditiv-constitutivă

2.EKn

nnII

unde: nII şi n = indicii de refracţie pe direcţie paralelă şi respectiv normala la liniile de câmp electric

n = indicele de refracţie în absenţa câmpului electric E = intensitatea câmpului electric aplicat K = constanta lui Kerr

Birefringenţa electrică (efectul electro-optic al lui Kerr)

'2

2

3

4

2

1 Am NM

n

nR

α2

α1α3

'3

'2

'1

'

23

1

COMPUSUL K.1015 (la 4000K)

CH4 0

C2H6 0,67

C3H8 0,85

C5H12 1,42

C6H14 2,33

C8H18 3,90

Compusul K.1015 p (D) 1 (1025 cm3) 2 (1025 cm3) 3 (1025 cm3)

CH3Cl 36,5 1,89 54,2 41,4 41,4

CHCl3 -7,4 1,05 66,8 90,1 90,1

Efectul Cotton-Mouton (birefringenţa optică în câmp magnetic)

2HCn

nnm

II

unde: Cm = constanta Cotton-Mouton

H = intensitatea câmpului magnetic

Constanta Cm depinde de natura compusului, de temperatură şi de lungimea

de undă a radiaţiei luminoase.